include/asm-x86_64/pgtable.h

   1 #ifndef _X86_64_PGTABLE_H
   2 #define _X86_64_PGTABLE_H
   3
   4 /*
   5  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
   6  * the x86-64 page table tree.
   7  */
   8 #include <asm/processor.h>
   9 #include <asm/fixmap.h>
  10 #include <asm/bitops.h>
  11 #include <linux/threads.h>
  12 #include <asm/pda.h>
  13
  14 extern pud_t level3_kernel_pgt[512];
  15 extern pud_t level3_physmem_pgt[512];
  16 extern pud_t level3_ident_pgt[512];
  17 extern pmd_t level2_kernel_pgt[512];
  18 extern pgd_t init_level4_pgt[];
  19 extern unsigned long __supported_pte_mask;
  20
  21 #define swapper_pg_dir init_level4_pgt
  22
  23 extern int nonx_setup(char *str);
  24 extern void paging_init(void);
  25 extern void clear_kernel_mapping(unsigned long addr, unsigned long size);
  26
  27 extern unsigned long pgkern_mask;
  28
  29 /*
  30  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
  31  * for zero-mapped memory areas etc..
  32  */
  33 extern unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE/sizeof(unsigned long)];
  34 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
  35
  36 /*
  37  * PGDIR_SHIFT determines what a top-level page table entry can map
  38  */
  39 #define PGDIR_SHIFT     39
  40 #define PTRS_PER_PGD    512
  41
  42 /*
  43  * 3rd level page
  44  */
  45 #define PUD_SHIFT       30
  46 #define PTRS_PER_PUD    512
  47
  48 /*
  49  * PMD_SHIFT determines the size of the area a middle-level
  50  * page table can map
  51  */
  52 #define PMD_SHIFT       21
  53 #define PTRS_PER_PMD    512
  54
  55 /*
  56  * entries per page directory level
  57  */
  58 #define PTRS_PER_PTE    512
  59
  60 #define pte_ERROR(e) \
  61         printk("%s:%d: bad pte %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pte_val(e))
  62 #define pmd_ERROR(e) \
  63         printk("%s:%d: bad pmd %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pmd_val(e))
  64 #define pud_ERROR(e) \
  65         printk("%s:%d: bad pud %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pud_val(e))
  66 #define pgd_ERROR(e) \
  67         printk("%s:%d: bad pgd %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pgd_val(e))
  68
  69 #define pgd_none(x)     (!pgd_val(x))
  70 #define pud_none(x)     (!pud_val(x))
  71
  72 static inline void set_pte(pte_t *dst, pte_t val)
  73 {
  74         pte_val(*dst) = pte_val(val);
  75 }
  76
  77 static inline void set_pmd(pmd_t *dst, pmd_t val)
  78 {
  79         pmd_val(*dst) = pmd_val(val);
  80 }
  81
  82 static inline void set_pud(pud_t *dst, pud_t val)
  83 {
  84         pud_val(*dst) = pud_val(val);
  85 }
  86
  87 extern inline void pud_clear (pud_t *pud)
  88 {
  89         set_pud(pud, __pud(0));
  90 }
  91
  92 static inline void set_pgd(pgd_t *dst, pgd_t val)
  93 {
  94         pgd_val(*dst) = pgd_val(val);
  95 }
  96
  97 extern inline void pgd_clear (pgd_t * pgd)
  98 {
  99         set_pgd(pgd, __pgd(0));
 100 }
 101
 102 #define pud_page(pud) \
 103 ((unsigned long) __va(pud_val(pud) & PHYSICAL_PAGE_MASK))
 104
 105 #define ptep_get_and_clear(xp)  __pte(xchg(&(xp)->pte, 0))
 106 #define pte_same(a, b)          ((a).pte == (b).pte)
 107
 108 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
 109 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
 110 #define PUD_SIZE        (1UL << PUD_SHIFT)
 111 #define PUD_MASK        (~(PUD_SIZE-1))
 112 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
 113 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
 114
 115 #define USER_PTRS_PER_PGD       (TASK_SIZE/PGDIR_SIZE)
 116 #define FIRST_USER_PGD_NR       0
 117
 118 #ifndef __ASSEMBLY__
 119 #define MAXMEM           0x3fffffffffffUL
 120 #define VMALLOC_START    0xffffc20000000000UL
 121 #define VMALLOC_END      0xffffe1ffffffffffUL
 122 #define MODULES_VADDR    0xffffffff88000000UL
 123 #define MODULES_END      0xfffffffffff00000UL
 124 #define MODULES_LEN   (MODULES_END - MODULES_VADDR)
 125
 126 #define _PAGE_BIT_PRESENT       0
 127 #define _PAGE_BIT_RW            1
 128 #define _PAGE_BIT_USER          2
 129 #define _PAGE_BIT_PWT           3
 130 #define _PAGE_BIT_PCD           4
 131 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      5
 132 #define _PAGE_BIT_DIRTY         6
 133 #define _PAGE_BIT_PSE           7       /* 4 MB (or 2MB) page */
 134 #define _PAGE_BIT_GLOBAL        8       /* Global TLB entry PPro+ */
 135 #define _PAGE_BIT_NX           63       /* No execute: only valid after cpuid check */
 136
 137 #define _PAGE_PRESENT   0x001
 138 #define _PAGE_RW        0x002
 139 #define _PAGE_USER      0x004
 140 #define _PAGE_PWT       0x008
 141 #define _PAGE_PCD       0x010
 142 #define _PAGE_ACCESSED  0x020
 143 #define _PAGE_DIRTY     0x040
 144 #define _PAGE_PSE       0x080   /* 2MB page */
 145 #define _PAGE_FILE      0x040   /* set:pagecache, unset:swap */
 146 #define _PAGE_GLOBAL    0x100   /* Global TLB entry */
 147
 148 #define _PAGE_PROTNONE  0x080   /* If not present */
 149 #define _PAGE_NX        (1UL<<_PAGE_BIT_NX)
 150
 151 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
 152 #define _KERNPG_TABLE   (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
 153
 154 #define _PAGE_CHG_MASK  (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
 155
 156 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_PROTNONE | _PAGE_ACCESSED)
 157 #define PAGE_SHARED     __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 158 #define PAGE_SHARED_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 159 #define PAGE_COPY_NOEXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 160 #define PAGE_COPY PAGE_COPY_NOEXEC
 161 #define PAGE_COPY_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 162 #define PAGE_READONLY   __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 163 #define PAGE_READONLY_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 164 #define __PAGE_KERNEL \
 165         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 166 #define __PAGE_KERNEL_EXEC \
 167         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)
 168 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE \
 169         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_PCD | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 170 #define __PAGE_KERNEL_RO \
 171         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 172 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL \
 173         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 174 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE \
 175         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_PCD)
 176 #define __PAGE_KERNEL_LARGE \
 177         (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PSE)
 178
 179 #define MAKE_GLOBAL(x) __pgprot((x) | _PAGE_GLOBAL)
 180
 181 #define PAGE_KERNEL MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL)
 182 #define PAGE_KERNEL_EXEC MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_EXEC)
 183 #define PAGE_KERNEL_RO MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_RO)
 184 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
 185 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL32 __pgprot(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL)
 186 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL)
 187 #define PAGE_KERNEL_LARGE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_LARGE)
 188 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE)
 189
 190 /*         xwr */
 191 #define __P000  PAGE_NONE
 192 #define __P001  PAGE_READONLY
 193 #define __P010  PAGE_COPY
 194 #define __P011  PAGE_COPY
 195 #define __P100  PAGE_READONLY_EXEC
 196 #define __P101  PAGE_READONLY_EXEC
 197 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
 198 #define __P111  PAGE_COPY_EXEC
 199
 200 #define __S000  PAGE_NONE
 201 #define __S001  PAGE_READONLY
 202 #define __S010  PAGE_SHARED
 203 #define __S011  PAGE_SHARED
 204 #define __S100  PAGE_READONLY_EXEC
 205 #define __S101  PAGE_READONLY_EXEC
 206 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
 207 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
 208
 209 static inline unsigned long pgd_bad(pgd_t pgd)
 210 {
 211        unsigned long val = pgd_val(pgd);
 212        val &= ~PTE_MASK;
 213        val &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_DIRTY);
 214        return val & ~(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED);
 215 }
 216
 217 static inline unsigned long pud_bad(pud_t pud)
 218 {
 219        unsigned long val = pud_val(pud);
 220        val &= ~PTE_MASK;
 221        val &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_DIRTY);
 222        return val & ~(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED);
 223 }
 224
 225 #define pte_none(x)     (!pte_val(x))
 226 #define pte_present(x)  (pte_val(x) & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROTNONE))
 227 #define pte_clear(xp)   do { set_pte(xp, __pte(0)); } while (0)
 228
 229 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20-PAGE_SHIFT)) /* FIXME: is this
 230                                                    right? */
 231 #define pte_page(x)     pfn_to_page(pte_pfn(x))
 232 #define pte_pfn(x)  ((pte_val(x) >> PAGE_SHIFT) & __PHYSICAL_MASK)
 233
 234 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long page_nr, pgprot_t pgprot)
 235 {
 236         pte_t pte;
 237         pte_val(pte) = (page_nr << PAGE_SHIFT);
 238         pte_val(pte) |= pgprot_val(pgprot);
 239         pte_val(pte) &= __supported_pte_mask;
 240         return pte;
 241 }
 242
 243 /*
 244  * The following only work if pte_present() is true.
 245  * Undefined behaviour if not..
 246  */
 247 static inline int pte_user(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
 248 extern inline int pte_read(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
 249 extern inline int pte_exec(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
 250 extern inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY; }
 251 extern inline int pte_young(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED; }
 252 extern inline int pte_write(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_RW; }
 253 static inline int pte_file(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_FILE; }
 254
 255 extern inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_USER)); return pte; }
 256 extern inline pte_t pte_exprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_USER)); return pte; }
 257 extern inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_DIRTY)); return pte; }
 258 extern inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_ACCESSED)); return pte; }
 259 extern inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_RW)); return pte; }
 260 extern inline pte_t pte_mkread(pte_t pte)       { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_USER)); return pte; }
 261 extern inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_USER)); return pte; }
 262 extern inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY)); return pte; }
 263 extern inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_ACCESSED)); return pte; }
 264 extern inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_RW)); return pte; }
 265
 266 static inline int ptep_test_and_clear_dirty(pte_t *ptep)
 267 {
 268         if (!pte_dirty(*ptep))
 269                 return 0;
 270         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, ptep);
 271 }
 272
 273 static inline int ptep_test_and_clear_young(pte_t *ptep)
 274 {
 275         if (!pte_young(*ptep))
 276                 return 0;
 277         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED, ptep);
 278 }
 279
 280 static inline void ptep_set_wrprotect(pte_t *ptep)              { clear_bit(_PAGE_BIT_RW, ptep); }
 281 static inline void ptep_mkdirty(pte_t *ptep)                    { set_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, ptep); }
 282
 283 /*
 284  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".
 285  */
 286 #define pgprot_noncached(prot)  (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT))
 287
 288 #define __LARGE_PTE (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT)
 289 static inline int pmd_large(pmd_t pte) {
 290         return (pmd_val(pte) & __LARGE_PTE) == __LARGE_PTE;
 291 }
 292
 293
 294 /*
 295  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
 296  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
 297  */
 298
 299 #define page_pte(page) page_pte_prot(page, __pgprot(0))
 300
 301 /*
 302  * Level 4 access.
 303  */
 304 #define pgd_page(pgd) ((unsigned long) __va((unsigned long)pgd_val(pgd) & PTE_MASK))
 305 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
 306 #define pgd_offset(mm, addr) ((mm)->pgd + pgd_index(addr))
 307 #define pgd_offset_k(address) (init_level4_pgt + pgd_index(address))
 308 #define pgd_present(pgd) (pgd_val(pgd) & _PAGE_PRESENT)
 309 #define mk_kernel_pgd(address) ((pgd_t){ (address) | _KERNPG_TABLE })
 310
 311 /* PUD - Level3 access */
 312 /* to find an entry in a page-table-directory. */
 313 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
 314 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd_page(*(pgd)) + pud_index(address))
 315 #define pud_offset_k(pgd, addr) pud_offset(pgd, addr)
 316 #define pud_present(pud) (pud_val(pud) & _PAGE_PRESENT)
 317
 318 static inline pud_t *__pud_offset_k(pud_t *pud, unsigned long address)
 319 {
 320         return pud + pud_index(address);
 321 }
 322
 323 /* PMD  - Level 2 access */
 324 #define pmd_page_kernel(pmd) ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PTE_MASK))
 325 #define pmd_page(pmd)           (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT))
 326
 327 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
 328 #define pmd_offset(dir, address) ((pmd_t *) pud_page(*(dir)) + \
 329                         pmd_index(address))
 330 #define pmd_none(x)     (!pmd_val(x))
 331 #define pmd_present(x)  (pmd_val(x) & _PAGE_PRESENT)
 332 #define pmd_clear(xp)   do { set_pmd(xp, __pmd(0)); } while (0)
 333 #define pmd_bad(x)      ((pmd_val(x) & (~PTE_MASK & ~_PAGE_USER)) != _KERNPG_TABLE )
 334 #define pfn_pmd(nr,prot) (__pmd(((nr) << PAGE_SHIFT) | pgprot_val(prot)))
 335 #define pmd_pfn(x)  ((pmd_val(x) >> PAGE_SHIFT) & __PHYSICAL_MASK)
 336
 337 #define pte_to_pgoff(pte) ((pte_val(pte) & PHYSICAL_PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT)
 338 #define pgoff_to_pte(off) ((pte_t) { ((off) << PAGE_SHIFT) | _PAGE_FILE })
 339 #define PTE_FILE_MAX_BITS __PHYSICAL_MASK_SHIFT
 340
 341 /* PTE - Level 1 access. */
 342
 343 /* page, protection -> pte */
 344 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
 345 #define mk_pte_huge(entry) (pte_val(entry) |= _PAGE_PRESENT | _PAGE_PSE)
 346
 347 /* physical address -> PTE */
 348 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
 349 {
 350         pte_t pte;
 351         pte_val(pte) = physpage | pgprot_val(pgprot);
 352         return pte;
 353 }
 354
 355 /* Change flags of a PTE */
 356 extern inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 357 {
 358         pte_val(pte) &= _PAGE_CHG_MASK;
 359         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
 360         pte_val(pte) &= __supported_pte_mask;
 361        return pte;
 362 }
 363
 364 #define pte_index(address) \
 365                 ((address >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
 366 #define pte_offset_kernel(dir, address) ((pte_t *) pmd_page_kernel(*(dir)) + \
 367                         pte_index(address))
 368
 369 /* x86-64 always has all page tables mapped. */
 370 #define pte_offset_map(dir,address) pte_offset_kernel(dir,address)
 371 #define pte_offset_map_nested(dir,address) pte_offset_kernel(dir,address)
 372 #define pte_unmap(pte) /* NOP */
 373 #define pte_unmap_nested(pte) /* NOP */
 374
 375 #define update_mmu_cache(vma,address,pte) do { } while (0)
 376
 377 /* We only update the dirty/accessed state if we set
 378  * the dirty bit by hand in the kernel, since the hardware
 379  * will do the accessed bit for us, and we don't want to
 380  * race with other CPU's that might be updating the dirty
 381  * bit at the same time. */
 382 #define  __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
 383 #define ptep_set_access_flags(__vma, __address, __ptep, __entry, __dirty) \
 384         do {                                                              \
 385                 if (__dirty) {                                            \
 386                         set_pte(__ptep, __entry);                         \
 387                         flush_tlb_page(__vma, __address);                 \
 388                 }                                                         \
 389         } while (0)
 390
 391 /* Encode and de-code a swap entry */
 392 #define __swp_type(x)                   (((x).val >> 1) & 0x3f)
 393 #define __swp_offset(x)                 ((x).val >> 8)
 394 #define __swp_entry(type, offset)       ((swp_entry_t) { ((type) << 1) | ((offset) << 8) })
 395 #define __pte_to_swp_entry(pte)         ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
 396 #define __swp_entry_to_pte(x)           ((pte_t) { (x).val })
 397
 398 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
 399
 400 extern int kern_addr_valid(unsigned long addr);
 401
 402 #define io_remap_page_range(vma, vaddr, paddr, size, prot)              \
 403                 remap_pfn_range(vma, vaddr, (paddr) >> PAGE_SHIFT, size, prot)
 404
 405 #define HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA
 406
 407 #define pgtable_cache_init()   do { } while (0)
 408 #define check_pgt_cache()      do { } while (0)
 409
 410 #define PAGE_AGP    PAGE_KERNEL_NOCACHE
 411 #define HAVE_PAGE_AGP 1
 412
 413 /* fs/proc/kcore.c */
 414 #define kc_vaddr_to_offset(v) ((v) & __VIRTUAL_MASK)
 415 #define kc_offset_to_vaddr(o) \
 416    (((o) & (1UL << (__VIRTUAL_MASK_SHIFT-1))) ? ((o) | (~__VIRTUAL_MASK)) : (o))
 417
 418 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 419 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
 420 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
 421 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
 422 #define __HAVE_ARCH_PTEP_MKDIRTY
 423 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
 424 #include <asm-generic/pgtable.h>
 425
 426 #endif /* _X86_64_PGTABLE_H */